ネットワーク層（OSI参照モデル第３層）以上の上位レイヤのプロトコルを直接ATMネットワークで伝送する方式。セルリレーで使用するATMプロトコルは，ネットワークにおける伝達プロトコルを上位通信メディアの整合プロトコルも含めてOSI参照モデルのレイヤ２までに抑えてあるため，これまでのネットワークレイヤ（レイヤ３）プロトコルをそのままATM上にのせることが可能となる。